¿Qué es el Carburo de Boro?
El carburo de boro es un compuesto de boro y carbono, también conocido como carburo de boro. La fórmula química del carburo de boro está representada por B4C y sus propiedades físicas son un polvo gris-negro brillante con una excelente estabilidad química a temperatura ambiente y no es atacado por ácidos ni álcalis.
El carburo de boro es una sustancia extremadamente dura entre las cerámicas, con una dureza en la escala de Mohs modificada sólo superada por el diamante (diamante: 15, carburo de boro: 14) y una excelente resistencia al desgaste.
Usos del Carburo de Boro
El carburo de boro se utiliza en diversas formas, principalmente en productos que requieren durabilidad, debido a su gran dureza y excelente resistencia al desgaste. Entre sus principales aplicaciones se encuentran las herramientas de corte, las boquillas para equipos de chorreado, los abrasivos (polvo y granalla), los cermets, los morteros y los materiales de blindaje antibalas.
El carburo de boro también tiene elevadas propiedades de aislamiento eléctrico y alta conductividad térmica, lo que lo hace adecuado para su uso en entornos de altas temperaturas, y se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales como cabezales de discos duros y componentes electrónicos.
El boro natural (B) contiene aproximadamente un 20% de boro-10 (10B). El boro 10 tiene la propiedad de absorber neutrones, por lo que el carburo de boro con un alto contenido en boro tiene una alta capacidad de absorción de neutrones. Por ello, el carburo de boro se utiliza como material de control de la reacción de fisión y como material de blindaje neutrónico en los reactores nucleares.
Propiedades del Carburo de Boro
Tiene un peso molecular de 55,25, una gravedad específica de 2,51 y un punto de fusión de 2350 °C. Tiene un alto punto de fusión, gran dureza, bajo peso específico, resistencia al calor, resistencia química y capacidad de absorción de neutrones.
Reacciona con el cloro a altas temperaturas, produciendo tricloruro de boro. Es menos resistente al oxígeno, y en forma de polvo comienza a oxidarse a partir de 570 °C. Generalmente no es atacado por ácidos ni álcalis, pero se descompone y solubiliza por fusión de álcalis y ácidos, incluido el ácido fluorhídrico. Para la descomposición ácida, se utiliza un método de descomposición a presión que utiliza una mezcla de ácidos fluorhídrico y nítrico.
Estructura del Carburo de Boro
La estructura cristalina del carburo de boro es romboédrica. La estructura consiste en una red unitaria romboédrica con tres átomos de carbono diagonales, cada uno de cuyos vértices forma un icosaedro de boro. La parte central de la cadena diagonal de carbono es especialmente susceptible a la sustitución por boro, y el boro icosaédrico puede ser sustituido parcialmente por carbono. El número de picos y las relaciones de intensidad en los diagramas de difracción de rayos X en polvo permanecen casi inalterados, ya que el esqueleto cristalino permanece inalterado con sólo sustituciones elementales.
Tipos de Carburo de Boro
El carburo de boro se manipula en diversas formas, como a granel y en polvo. El carburo de boro a granel se transforma en productos cerámicos como placas desnudas, boquillas, juntas de estanqueidad y gránulos, que se aplican en el blindaje, el chorro de arena, la tecnología de chorro de agua y el sellado de máquinas. El carburo de boro en partículas se utiliza como abrasivo para productos fabricados con materiales duros, como antioxidante para materiales refractarios y como ayuda para la sinterización del SiC. En forma de partículas, se utiliza carburo de boro con un tamaño de partícula uniforme en función de la aplicación.
Más Información sobre el Carburo de Boro
Métodos de Producción de Carburo de Boro
Industrialmente, se sintetiza calentando una mezcla de una fuente de boro, como el óxido de boro, y carbono a altas temperaturas en un horno eléctrico (método de reducción térmica del carbono). Se utiliza ácido bórico (H3BO3) u óxido de boro (B2O3) como fuente de boro y carbón activado o coque de petróleo como fuente de carbono. Aunque la temperatura de síntesis es elevada, las materias primas son baratas e inocuas, por lo que resulta adecuado para la síntesis masiva.
Otros métodos para producir carburo de boro son.
1. Reacción Directa Entre el Boro y el Carbono
Se dice que es más fácil obtener carburo de boro puro por reacción directa del boro con el carbono, pero este método no se utiliza industrialmente porque el boro metálico de gran pureza es extremadamente caro.
2. Sintetizados a Partir de Carburos Compuestos
El carburo de boro se sintetiza utilizando componentes de vidrio TiO2-SiO2-B2O3 como material de partida. Mientras tanto, también se producen simultáneamente carburo de titanio y carburo de silicio.
3. Sintetizado a Partir de Anhídrido Bórico o Bórax, Magnesio y Carbono
El método de sintetizar carburo de boro a partir de óxido de boro y carbono requiere altas temperaturas, mientras que la adición de un agente reductor como el magnesio permite sintetizar carburo de boro a niveles sonoros relativamente bajos.